Знание-сила, 2002 № 12 (906)

Но есть и еще одно менее извсстнос определение для этой даты, имеющее, однако, самое прямое отношение к роду занятий многих наших читателей: 10 декабря названо Днем программиста в честь родившейся также в этот день первой представительницы этой не слишком древней профессии Алы Августы Лавлейс, единственной дочери прославленного английского поэта Джорджа Гордона Байрона и его супруги Аннабеллы Милбэнк.

Ада Августа Байрон родилась 10 декабря 1815 года; родители ее расстались, когда девочке было два месяца, и больше своего отца она не видела. Байрон посвятил дочери несколько трогательных строк в «Паломничестве Чайльд Гарольда»: «Спи в колыбели сладко без волненья. Я через море с горной высоты тебе, любимой, шлю благословенье…» (перевод Г Шенгели). По настоянию Байрона, девочке было дано имя в честь его сводной (по отцу) сестры и любовницы, которой поэт посвятил знаменитые «Стансы Августе»: «Ты из смертных, но ты не лукава, Ты из женшин, но им не чета, Ты любовь не считаешь забавой, И тебя не страшит клевета…» (перевод Б. Пастернака). Но при этом в письме к кузине Байрон заранее беспокоился: «Надеюсь, что Бог наградит ее чем угодно, но только не поэтическим даром…». Еще менее намерена была способствовать развитию у дочери литературных наклонностей мать, которую в свете за увлеченностъ/'точными науками прозвали «принцессой параплелограммов».

Ада Августа получила прекрасное образование, в том числе и в области математики. К 1834 году относится ее первое знакомство с выдающимся математиком и изобретателем Чарльзом Бэбиджем (1791 – 1871), создателем первой цифровой вычислительной машины с программным управлением, названной им «аналитической». (Бэбиджу и его вычислительной машине посвящена, в частности, статья Н. Николаева «Дело Бэбиджа живет и побеждает» в «Знание – сила», 2002, № 1.)

Машина Бэбиджа была задумана как чисто механическое устройство с возможным приводом от парового двигателя, но содержала большинство основных блоков, характерных для компьютеров XX века. В ней предусматривалась работа с адресами и кодами команд, данные вводились с помощью перфокарт. Основы программирования также были заложены Бэбиджем. Несмотря на почти сорокалетний труд своего создателя, машина так и не была достроена, опережая не только технические потребности, но и технические возможности своего времени. Многие из идей Бэбиджа просто не могли быть реализованы на базе механических устройств и оказались востребованы только спустя столетие, с разработкой первых электронных вычислительных машин.

Понятно, что современники относились к работам Бэбиджа как к, по крайней мере, экстравагантному чудачеству. Супруга известного английского математика того времени де Моргана, под руководством которого Ада Августа изучала математику, так описывала их первый визит к Бэбиджу: «Пока часть гостей в изумлении глядела на это удивительное устройство с таким чувством, как, говорят, дикари первый раз видят зеркальце или слышат выстрел из ружья, мисс Байрон, совсем еще юная, смогла понять работу машины и оценила большое достоинство изобретения». Бэбидж нашел в Аде не только благодарную слушательницу, но и верного помощника. Он искренне привязался к девушке, бывшей почти ровесницей его рано умершей дочери.

В 1835 году Ада Байрон вышла замуж за Уильяма, восемнадцатого лорда Кинга, ставшего впоследствии первым графом Лавлейс. (В некоторых русских публикациях с именем семейства Лавлейс связывается слово «ловелас»; это ошибка: Ловелас – имя героя популярного в начале прошлого века романа Ричардсона «Кларисса», ставшее нарицательным для обозначения волокиты, соблазнителя.) Муж не имел ничего против научных занятий супруги и даже поощрял ее в них. Правда, высоко ценя ее умственные способности, он сокрушался: «Каким отличным генералом ты могла бы стать!». Появление детей на время отвлекло Аду от занятий математикой, но в начале 1841 года она пишет Бэбиджу: «Я надеюсь, что моя голова может оказаться полезной Вам в реализации Ваших целей и планов в течение ближайших трех-четырех, а может быть, и более лет».

По просьбе Бэбиджа, Ада занялась переводом очерка итальянского военного инженера Луи Фредерико Менабреа, в будущем профессора механики Туринского университета, одного из лидеров борьбы за объединение Италии, с 1867 года – ее премьер-министра и министра иностранных дел. Менабреа в 1840 году, слушая в Турине лекции Бэбиджа, подробно записал их и в своем очерке впервые дал полное описание аналитической машины Бэбиджа и его идей программирования вычислений. Он писал: «Сам процесс вычисления осуществляется с помощью алгебраических формул, записанных на перфорированных картах, аналогичных тем, что используются в ткацких станках Жаккарда. Вся умственная работа сводится к написанию формул, пригодных для вычислений, производимых машиной, и неких простых указаний, в какой последовательности эти вычисления должны производиться».

Леди Лавлейс не просто перевела очерк Менабреа, но и снабдила его обширными комментариями, которые в сумме почти втрое превысили объем оригинального текста. Все комментарии, их общая структура и содержание подробно обсуждались и согласовывались с Бэбиджем. Известный своей нетерпимостью к чужому мнению Бэбидж, тем не менее, был в восторге от оригинальных проработок своей ученицы: «Чем больше я читаю Ваши примечания, тем более поражаюсь Вашей интуиции… Мне не хочется расставаться с Вашим превосходным философским рассмотрением моей аналитической машины».

Книга Менабреа с комментариями, подписанными инициалами A.A.L. (Ada Augusta Lovelace), вышла в свет в августе 1843 года. Отдавая должное обоим авторам, Бэбидж писал: «Совокупность этих работ (Менабреа и Лавлейс) представляет для тех, кто способен следовать ходу их рассуждений, наглядную демонстрацию того, что практически любые операции математического анализа могут быть выполнены с помощью машины». При этом Бэбидж так до конца и не примирился с концепцией Ады, которую впоследствии Тьюринг именовал шестым постулатом противников идеи мыслящей машины: «Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создавать что-то действительно новое. Машина может выполнять лишь то, что мы умеем ей предписать».

В комментариях Лавлейс были приведены три первые в мире вычислительные программы, составленные ею для машины Бэбиджа. Самая простая из них и наиболее подробно описанная – программа решения системы двух линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными. При разборе этой программы было впервые введено понятие рабочих ячеек (рабочих переменных) и использована идея последовательного изменения их содержания. От этой идеи остается один шаг до оператора присвоения – одной из основополагающих конструкций всех языков программирования. Вторая программа была составлена для вычисления значений тригонометрической функции с многократным повторением заданной последовательности вычислительных операций; для этой процедуры Лавлейс ввела понятие цикла – одной из базовых конструкций структурного программирования. В третьей программе, предназначенной для вычисления чисел Бернулли, были использованы вполне современные расчетные методы. В своих комментариях Лавлейс высказала также великолепную догадку о том, что вычислительные операции могут выполняться не только с числами, но и с другими объектами, без чего вычислительные машины так бы и остались всего лишь мошными быстродействующими калькуляторами.